《永不磨灭的番号》的结局是一场悲壮的战斗，在这场战斗中，独立团的官兵们奉献出了自己的宝贵生命。独立团在完成阻击任务后，除了小三子之外，其他人都牺牲了。上级随后给了独立团正规番号，并从其他部队调派人员重新组建了新一团。

男主角李大本事和他的队伍以及他的妻子在最后的战斗中英勇牺牲，只留下了一个当时收留的孩子。剧中的其他重要角色，如赛貂蝉、孙成海、崔小辫等也都在战斗中牺牲。

该剧以《集结号》式的大结局，展现了这支地方武装在掩护八路军大部队转移时的悲壮牺牲。尽管他们临死也没有获得八路军的正规番号，但他们的牺牲象征着那个时代中华民族抗战者的共同悲壮感。